Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 16
Текст из файла (страница 16)
ный эксперимент по стерсоспецнфичности переноса водорода )ч(А(3"-дегидрогеназами. Субстратом реакции, катализируемой алколь-дегндрогеназой, был этанол, меченный двумя атомами дейтерия при С-1. Было установлено, что восстановленный кофермент содержит один атом дейтерия на молекулу, тогда как второй атом дейтерия входит в состав ацетальдегцда. Таким образом, потери дейтерия и перехода его в растворнтель не происходило, и он прямо переносился с субстрата на )ч(АП ~ Дейтерированный восстановленный кофермент, образующийся в этой реакции, использовали затем для восстановления ацетальдегида. Результат оказался поразительным: дейтерий целиком переносился с кофермента на субстрат и совсем не обнаруживался в составе 1»А)Э'. Эти реакции доказывают стереоспецифичВосстановленный нйп, + содеРжащий — ь СН1СНООН + НАО+ (Содержит (Нв содержит 1 атом двйтврия) двйтврия) ность переноса, катализируемого алко~ольдегидрогеназой. Палансения, занимаемые двумя атомами водорода при С-4 в г(АПП, неравноценны.
Один из них (Нд) находится впереди, второй (Нв)-позади плоскости расположения никотинамида. Иными словами, С-4 представляет собою прахиральный центр. Алкоголь-дегидрогеназа, хиральный реагент, различает положения А и В прн С-4. Дейтерий переносится от дейтерированного этанола только в положение А.
При обратной реакции атом дейтерия удаляется из положения А и прямо переносится на ацетальдегид. Некоторые дегидрогеназы, такие, например, как глицеральдегидфосфат-дегидрогеназа, переносят водород в положение В. Таким образом, существуют два класса ХА)У !'и )т'А1)Р )-дегидрогеназ: А-стереоспецифическая и В-стереоспецифическая. Сравнение трехмерных структур ХАР+-дегидрогеназ показывает, что различие в стерео- специфичности ферментов А- и В-типов возникает вследствие поворота никотинамидного кольца на 180" по отношению к соседнему рибозному компоненту. В результате этого сдвига на 180 в А- и В-дегидрогеназах экспонируются и, следовательно, становятся реакционноспособными элементы противоположной стороны никотииамидного кольца.
Как и можно было ожидать, все известные дегидрогеназы стереоспецифичны. Когда дегидрогеназа реагирует с рядом субстратов, стереоспецифичность переноса водорода лля всех них одинакова. Сохранение )л)АР '-связыванпцих мест в ходе эволюции подчеркивается тем фактом, что стереоспецифичность отдельной дегидрогеназы ие зависит от вида организма (так, алкоголь-дегидрогеназы дрожжей и ло- шади имеют одинаковую стереоспепнфичность).
Более того„стереоспецифичность определенной реакции, катализируемой ферментами, использующими и )т)АР ' и )л)АРР+, оказывается олной и той же для обоих коферментов. 13.15. Летальный синтез: превращение фторацетата во фторцитрат Цикл трикарбоновых кислот блокируется у животных, поедающих листья йцспарега)ип1 сутозит, ядовитого южноафриканского растения. В течение часа содержание цитрата в большинстве органов возрастает более чем в 1О раз. У отравленных животных начинаются судороги, и они обычно погибаю~ через короткое время. Токсическим агентом этих листъев является фторацетат, который используется также в качестве крысиного яда.
Однако фторацетат не действует на очищенные ферменты цикла трикарбоновых кислот. Почему же тогда этот цикл блокируется при потреблении фторацетата !п т!то? Объясняется это тем, что в организме фторацетат подвергается ферментитивному превращению во фторцитрат, мощный ингибитор аконитазы. Фторацетат активируется во фторацетил-СоА, который затем конденсируется с оксалоацетатом, образуя фторцитрат. Фторацвтат Нл .Нв Н сонн Н' Н Н НАПН Ряс. 13АЗ, Модель и формула никотинамндного компонента ХАРН, показывающая, что Нл и Нв находятся на противоположных сторонах кольна. По Я5-номенклатуре Нл — ~ро-й, Нв- про-Я.
О )! — 8-Сод сн,е Фторацвтип.поя 1 СОО ! Н вЂ” С вЂ” Н ! оос — ~ — он Š— С вЂ” Н ! СОО- Фторцптрат 13. Цикл трикарбоиовых кислот / ОН вЂ” Регь —— / ь ООС вЂ” СН вЂ” С / 2 — 1,~ун О С-0у~ -С / н р 2» он- ООС вЂ” Сн, / О~С ! 0 О Рис. 13.14. Предполагаемая модель связывания цнтрата и фторцитрата с активным центром аконитазы: А-снязыванне цитрата, приводящее « катализу; Б †связыван фторцитрата, приводящее к ингибированию.
Атом фтора фторцитрата образует хелат с ионом железа в ак~ивном центре. (Печатается с любезного разрешения д-ра )еппу О!пвкег.] Активный центр аконитазы содержит нон Гез, который в норме образует хелаты с атомом кислорода гидроксильной группы и двумя атомами кислорода карбоксильных групп цитрата. Фторцитрат н противоположность этому связывается таким образом, что его атом фтора образует хелат с ионом железа (рис.
13.14). Высокий электроотрицательный заряд фтора способствует его сильному взаимодействию с Роз, что приводи~ к ннгибированию фермента. Важно отметить, что превращение фторацетата в фторцитраг — не единственный случай синтеза, приводящего к летальному исходу. Многие химические вещества, сами по себе относительно безобидные, могут под действием ферментов превращиться в очень вредные соединения. Например, некоторые полициклические ароматические углеволороды подвер- Часть П. Генерирование н хранение энергии гаются |п гбчо ферментативной модификации в мощные мутагены и канцерогены (разд. 20.2!). 13.16. Цикл трнкарбоновых кислот— источник предшественников для процессов бносинтеза До сих пор, обсуждая цикл трикарбоновых кислот, мы рассматриваем его как основной путь расщепления, обеспечивающий генерирование АТР. Однако цикл трикарбоновых кислот выполняет и другую раль: он поставляет промежуточные продукты для процессов биосинтеза (рис.
13.15). Например. большинство углеродных атомов в порфиринах происходит из сукцинил-СоА. Многие аминокислоты происходят из сс-оксоглутарата и оксалоацвтата. Биосинтез этих соединений мы рассмотрим в послелующих главах. Здесь же необходимо отметить тот важный момент, что потребление промежуточных продуктов цикла трикирбоновых кислот для целей биосинтеза обязательно должно сопровождаться их пополнением. Предположим, например, что оксалоацетат превращается в аминокислоты, используемые лля биосннтеза белка, Если при этом не будет происходить синтеза оксалоацетата Йе почо, то функционирование цикла трикарбоновых кислот прекратится, поскольку ацетил-СоА может включиться в цикл только после конденсации с оксалоацетатом. Как происходит пополнение оксалоацетата? Млекопитающие лишены ферментативного механизма, обеспечивающего превращение аце гил-СоА в оксалоацетат или лругой промежуточный продукт цикла трнкарбоновых кислот.
Оксалоацетат у них образуется путем карбоксилирования пирувата, катализируемого пируват-карбоксилазой (разд. 15.15), Пируват + СО2 + АТР + Н20 Оксалоацетат + А)ЗР + Р. ,+ 2Н'. Карбоксилирование пирувата является примером анаялеротической реакции (от греч.— «пополнять»). 13.17. Регуляция пирунат-дегидрогеиазиого комплекса Образование ацетил-СоА из пнрувата †э ключевой необратимый этап метаболизма, потому что животные неспособны к превращению ицетил-СоА в глюкозу.
Окислитель- АцвтилЮоА Аминокислоты + — — Окевлоацетат Цитрат ./ Сукцимил- а-ОкооПОРфиРины ' — С,А глутврат — Амине оты Рис. 13.15. Роль цикла трикарбоиовых кислот в процессах биосинтеза. Промежуточные продукты, выводимые из цикла в результате их использования иа нужды биосиитеза (показано красными стрелками), восполняются образоваоием оксалоацетата из пирувата, нос декарбоксилироваиие пирувата в ацетил-СоА создает потенциальную возможность для дальнейших превращений атомов глюкозы по двум путям: !) окисление до СО, через цикл трикарбоиовых кислот с одновременным генерированием энергии или 2) включение в липиды (разд.
17.21). Следовательно, есть все основания думать, что активность пируват-дегидрогеназного комплекса должна строго регулироваться. И действительно, этот фермеитный комплекс регулируется тремя путями. 1. Ингибированив продуктами реакции. Ацеткл-СОА и ХАЕН, продукты окисления пирувата, ингибируют ферментный комплекс. Ацетил-СоА подавляет активность трансацетилазного компонента, а (5(А(УН -активность дигидролипоил-дегидрогеназиого компонента. Эти иигибиторные эффекты обращаются при действии соответственно СоА и (5(А(г . 2, Регуляция нуклеотидами по принципу обратной связи.
Активность ферментного комплекса регулируется энергетическим зарядам (рази. 11.13). Пируват-дегидрогеназный компонент специфически иигибируется ОТР и активируется АМР. Следова- тельно, активность комплекса снижается, когда клетка богата легкодоступной энергией. 3. Регуляция путпем ковалвнтной модификации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
